Recent Trend in the Measurements of Luminescence Spectra and Quantum Yields of Metal Complexes

近年、有機 EL材料やセンサー分子など発光材料開発 研究の発展により発光性金属錯体への注目が集まったこ とから 1, 、多くの研究者が発光性金属錯体の開発や光 物性研究に取り組むようになった。その結果、金属錯体 の発光物性に関する研究が、錯体化学討論会をはじめ関 連するジャーナルから発表される件数が急激に増加して いるが、中には発光現象に関する知識が不十分なままデ ータを発表するケースも多く見られている。背景には、 発光測定に不慣れな合成化学者が、「装置にサンプルを セットしてボタンを押す(あるいはクリックする)だけ で信頼できる結果(スペクトル等)が得られる」と信じ ていることがあるようだ。実際、サンプル調製上の問題 のために正しい結果が得られないだけでなく、装置の校 正が不十分なために正しい結果が得られていない場合も 多く見られる。新規な化合物を合成した研究者が結果を 報告する場合、比較できるデータがないために間違いに 気付きにくい。測定条件やサンプル調製、また測定装置 の原理の概略を理解するだけで、間違いのかなりの部分 は防げるように思われるが、金属錯体分野から光化学分 野に参入した研究者にとって、どのように勉強すればよ いのかはわかりにくいようだ。 金属錯体の光化学分野では、配位化合物の光物 理・光化学に関する国際会議 (International Symposium on the Photophysics and Photochemistry of Coordination Compounds)が 2年に一度開催されている。この分野 における急激な研究者人口の増大と、検討不十分な研 究発表の増加が憂慮されため、2009年に札幌で行われ た第 18回シンポジウムにおいて、発光測定に関する 問題点を議論する特別セッションが設けられた。この 機会に、IUPAC Inorganic Chemistry Divisionに無機化合 物の発光スペクトルおよび量子収率測定のガイドライ ンを作成するプロジェクト “Guidelines for Measurement of Luminescence Spectra and Quantum Yields of Inorganic Compounds, Metal Complexes and Materials (Project No.: 2009-045-1-200)” を立ち上げることが話し合われ、石田 が Chairとして提案させていただいた。プロジェクトメ ンバーは、Beeby, Andrew (Durham University, UK), Bünzli, Jean-Claude G.(EPFL, Switzerland), Campagna, Sebastiano (University of Messina, Italy), De Cola, Luisa (University of Strasbourg, France), Ford, Peter (University of California Santa Barbara, USA), Gordon, Keith (Otago University, New Zealand), Hasegawa, Yasuchika (Hokkaido University, Japan), Hasegawa, Miki (Aoyama Gakuin University, Japan), Katoh, In a luminescent metal complex, the singlet excited state readily converts the excitation energy to the triplet state by increasing the spin-orbit coupling due to the presence of a heavy atom such a metal ion. The emission is called phosphorescence, which can be frequently observed even at room temperature. This review indicates the problems that inorganic chemists may confront while measuring the emission spectra and the emission quantum yields of metal complexes and introduces the IUPAC project to prepare the guidelines for the measurements. Common textbooks in photochemistry usually aim at the physical and/or organic chemists, and they are not always suitable for inorganic chemists who measure the room-temperature phosphorescence. This review describes the procedures for measuring the emission spectra and the quantum yields of the metal complexes in solution from the viewpoints of selection of solvent, sample concentration, de-aeration, and temperature control. It describes both the relative and absolute methods to determine the emission quantum yields. It further indicates that the measurements of solid-state samples are much more difficult than solutions and recommends that the experimental conditions are reported in as much details as possible.